通信原理模拟调制

如何对信号进行调制呢？
在傅里叶变换中我们知道，若一个信号f(t)与
一个正弦型信号cosωct相乘，从频谱上看，
相当于把f(t)的频谱搬移到ωc处。设f(t)的傅 里叶变换（也可称为频谱）为F(ω)，则有
4.1.1 调制的功能
1、缩小天线尺寸 2、匹配信道的频谱特性，实现更远距离传输 3、实现频分多路复用（FDM） 4、减小噪声和干扰的影响
4.1.2 调制的分类
1、根据调制信号分类 模拟调制 数字调制
2、根据载波分类 正弦载波调制 脉冲载波调制
3、根据调制器的功能分类 幅度调制 频率调制 相位调制
4、根据调制前后信号的频谱结构关系分类 线性调制 非线性调制
调制系统中讨论的主要问题
1、调制解调的工作原理 2、已调信号的频谱及带宽 3、功率关系 4、噪声对调制系统性能影响
c f
3 108 20 103
1.5 104 (m)
可见，要将音频信号直接用天线发射 出去，其天线几何尺寸即便按波长的百分 之一取也要150米高（不包括天线底座或 塔座）。因此，要想把音频信号通过可接 受的天线尺寸发射出去，就需要想办法提 高欲发射信号的频率（频率越高波长越 短）。
下面用一个生活中的例子帮助大家 理解调制的概念：比如，我们要把一件 货物运到几千千米外的地方，我们必须 使用运载工具，或汽车、或火车、或飞 机。在这里，货物相当于调制信号，运 载工具相当于载波；把货物装到运载工 具上相当于调制，从运载工具上卸下货 物就是解调。这个例子虽然不十分贴切， 但基本上类似于调制原理。
A0
SAM(t)
cos c t
常规双边带调制过程
基带调制信号 f(t)
载波 频率为ωc cos(ωct)
O
O
t
t
A0+f(t)
AM已调信号 加直流A0，使A0+f(t)>0 SAM(t)
信号 包络
O
t
O
t
包络：高频信号的各个极值点相连，得到的曲线。
4.2.1常规双边带调制系统－调幅指数
f (t)
则m出 现A过（0m调ax 制，）已称调为信调号幅的指包数络。严要重求失m≤真1。，否
o m1
4.2.1常规双边带调制系统－过调制
m≤1 >1,信号包络失真
4.2.1常规双边带调制系统－频域分析
2.常规双边带调制AM信号的频域表示
SAM(t)=[A0+f(t)]cosωct
S ( f ) A0 [ ( f f ) ( f f )] 1[F( f f ) F( f f )]
又称为调幅(Amplitude Modulation)AM。 1.常规双边带调制AM信号的时域表示 SAM(t) =[A0+f(t)]uc(t) = [A0+f(t)]cosωct
A0为外加的直流分量，且要求 A0 f (t) max 或A0＋f (t) 0
常规幅度调制信号AM的产生模型
+ f(t)
第 4 章 模拟调制
4.0 引言 4.1 调制的功能及分类 4.2 线性调制（幅度调制）系统 4.3 非线性调制（角度调制）系统 4.4 模拟调制系统的抗噪声性能分析 4.5 频分复用（FDM）
4.0 引言
模拟信号传输方式： (一)模拟信号基带传输 (二)模拟信号频带传输 (三)模拟信号数字化传输
平均功率表示，等于信号的均方值。 均方值：对时域表达式先平方后,再求其平
均值。 例如：信号f(t)的功率
Sf(t) ＝ f (t)2
对于AM信号
[PAA0M+fs(tA2)M]c(to)sω [cAt0 f (t)]2 cos2 ct
1 2
E{[ A0 2
f
2 (t) 2 A0
f
(t)](1 cos2ct)}
AM
2
c
c2
c
c
4.2.1常规双边带调制系统－频域分析
基带信号频谱
带宽B=fm
F ()
1
－ m
调制后信号频谱
带宽B=2fm
上边带
pA0 下边带
-ωc－ωm－c -ωc+ωm
0
m
SAM()
下边带
1 2
pA0 上边带
0
ωc－ωm
c
ωc+ωm
4.2.1常规双边带调制系统－功率和调制效率
3.常规双边带调制AM信号的功率和调制效率 信号功率：通常用该信号f(t)在1Ω电阻上的
但如果我们还想将声音再传得更远一些，比如几 十千米、几百千米，那该怎么办？
大家自然会想到用电缆或无线电进行传输，但会 出现两个问题：
一是铺设一条几十千米甚至上百千米的电缆，其 传输成本之高、线路利用率之低。
二是利用无线电通信时，需满足一个基本条件，即 欲发射信号的波长必须能与发射天线的几何尺寸可 比拟，该信号才能通过天线有效地发射出去（通常 认为天线尺寸应大于波长的十分之一）。而音频信 号的频率范围是20Hz～20kHz，最小的波长为
4.1 调制的功能及分类
调制:在发送端将基带信号的频谱搬移到适 合信道传输或便于信道多路复用的较高的频率 范围。解调是调制的逆过程。
所谓调制，就是按调制信号（基带信号） 的变化规律去改变载波的某些参数的过程。解 调则是相反的变换过程，即由载波参数的变化 去恢复基带信号。
扩 音机
话筒
扬 声器
图4―1 扩音示意图
4.2 线性调制系统
线性调制就是将基带信号的频谱沿频率轴作 线性搬移的过程。
包括：常规双边带调制AM 抑制载波的双边带调制DSB 单边带调制SSB 残留边带调制VSB
4.2.1常规双边带调制（AM）
常规双边带调制是指：用信号f(t)叠加一个 直流分量后去控制载波uc(t)的振幅，使已调信 号的包络按照f(t)的规律线性变化。
PAM
1 2
[
A02
f
2 (t)]
4.2.1常规双边带调制系统－功率和效率
调制效率：边带功率和已调信号总功率之比，
记做： ηAM
载波功率
边带功率
因为
PAM
1 2
[
A0
2
f
2 (t)] Pc
Ps
Pc
1 2
Pm
则
AM
1/ 2Pm Pc 1/ 2Pm
f (t)2 A 2 f (t)2
1 2
E{A02
f
2 (t)
2 A0
f
(t)
A02
cos2ct
f
2 (t) cos2ct
2A0
f
(t) cos2ct}
常数的均值(数学期望) E{A02} A02 A02
cosωct的均值 E{cosct} cosct 0
假设f(t)的均值 E{ f (t)} f (t) 0
两个函数独立 E{A0 f (t)} A0 f (t) A0 0